I
UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE MEDICINA VETERINÁRIA
MONITORIZAÇÃO E VERIFICAÇÃO DAS TEMPERATURAS DE CONSERVAÇÃO
DE CONGELADOS NUM ENTREPOSTO FRIGORÍFICO.
ANA LÚCIA GAVETA FERREIRA
ORIENTADORA: Doutora Ana Rita Barroso Cunha de Sá Henriques
II
UNIVERSIDADE DE LISBOA
FACULDADE DE MEDICINA VETERINÁRIA
MONITORIZAÇÃO E VERIFICAÇÃO DAS TEMPERATURAS DE CONSERVAÇÃO
DE CONGELADOS NUM ENTREPOSTO FRIGORÍFICO.
ANA LÚCIA GAVETA FERREIRA
JÚRI PRESIDENTE: ORIENTADORA:
Doutora Marília Catarina Leal Fazeres Ferreira Doutora Ana Rita Barroso Cunha de Sá Henriques VOGAIS:
Doutora Ana Rita Barroso Cunha de Sá Henriques Doutora Teresa Maria Leitão Semedo Lemsaddek
III
Nome: Ana Lúcia Gaveta Ferreira
Título da Tese ou Dissertação: Monitorização e verificação das temperaturas de conservação de congelados num entreposto frigorifico
Ano de conclusão (indicar o da data da realização das provas públicas): 2020 Designação do curso de
Mestrado ou de Doutoramento: Mestrado em Segurança Alimentar Área científica em que melhor se enquadra (assinale uma):
Declaro sob compromisso de honra que a tese ou dissertação agora entregue corresponde à que foi aprovada pelo júri constituído pela Faculdade de Medicina Veterinária da ULISBOA.
Declaro que concedo à Faculdade de Medicina Veterinária e aos seus agentes uma licença não-exclusiva para arquivar e tornar acessível, nomeadamente através do seu repositório institucional, nas condições abaixo indicadas, a minha tese ou dissertação, no todo ou em parte, em suporte digital.
Declaro que autorizo a Faculdade de Medicina Veterinária a arquivar mais de uma cópia da tese ou dissertação e a, sem alterar o seu conteúdo, converter o documento entregue, para qualquer formato de ficheiro, meio ou suporte, para efeitos de preservação e acesso.
Retenho todos os direitos de autor relativos à tese ou dissertação, e o direito de a usar em trabalhos futuros (como artigos ou livros).
Concordo que a minha tese ou dissertação seja colocada no repositório da Faculdade de Medicina Veterinária com o seguinte estatuto (assinale um):
1. Disponibilização imediata do conjunto do trabalho para acesso mundial;
2. Disponibilização do conjunto do trabalho para acesso exclusivo na Faculdade de Medicina Veterinária durante o período de 6 meses, 12 meses, sendo que após o tempo assinalado autorizo o acesso mundial*;
* Indique o motivo do embargo (OBRIGATÓRIO)
Nos exemplares das dissertações de mestrado ou teses de doutoramento entregues para a prestação de provas na Universidade e dos quais é obrigatoriamente enviado um exemplar para depósito na Biblioteca da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa deve constar uma das seguintes declarações (incluir apenas uma das três)
1. É AUTORIZADA A REPRODUÇÃO INTEGRAL DESTA TESE/TRABALHO APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE COMPROMETE.
2. É AUTORIZADA A REPRODUÇÃO PARCIAL DESTA TESE/TRABALHO (indicar, caso tal seja necessário, nº máximo de páginas, ilustrações, gráficos, etc.) APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE COMPROMETE.
3. NÃO É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DE QUALQUER PARTE DESTA TESE/TRABALHO. Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa, 06 de Outubro de 2020
(16/07/2020) Assinatura: Ana Lúcia Gaveta Ferreira
Clínica Produção Animal e Segurança Alimentar
IV
Dedicatória
Dedico este trabalho à minha família: ao meu pai e à minha mãe que me ensinaram a lutar e não desistir dos meus sonhos. À minha madrasta que me ensinou que na vida existem pessoas boas e que se importam connosco. Aos meus irmãos que têm sempre maneira de me pôr um sorriso no rosto. E ao António porque me valoriza acima de tudo e porque nunca desistiu de mim mesmo nos dias mais difíceis!
V
Agradecimentos
Começo por deixar o meu profundo agradecimento à Professora Doutora Ana Rita Sá Henriques por me ter dado a oportunidade de me prestar a sua orientação, assim como pela sua paciência com as minhas diversas escolhas, hesitações e dúvidas ao longo deste estudo. Os seus conselhos foram sempre muito importantes no sentido de me orientar por um caminho mais claro e conciso, mostrando sempre compreensão quanto à minha dificuldade em conseguir conciliar a minha vida profissional com a realização deste estudo.
Gostaria também de agradecer à empresa onde sou colaboradora e que mostrou disponibilidade em participar neste estudo, em especial ao Dr. Eurico Cid (Administrador), e à Dra. Filipa Cid (CEO), pela compreensão e pela disponibilidade prestada ao longo destes dois anos de mestrado.
Ao meu namorado António, gostaria de agradecer pela compreensão, pelas horas de ausência e por nunca ter desistido e ter sempre acreditado em mim e no meu potencial.
Agradecer à minha família, especialmente ao meu pai, à minha mãe e à minha madrasta que foram sempre os meus pilares no decorrer, não só desta fase, mas também de toda a minha vida, assim como a restante família. Não posso ainda deixar de agradecer à Carmen, a minha cunhada, por ter sido a grande impulsionadora de avançar neste mestrado.
Finalmente, mas não menos importante, agradecer aos meus amigos, pela compreensão da minha ausência nestes últimos meses.
VI
Resumo
Os alimentos congelados têm requisitos de conservação específicos, nomeadamente a temperatura e o tempo de armazenamento, por questões ligadas à segurança dos alimentos, mas também à qualidade alimentar. A conservação pelo frio retarda o desenvolvimento microbiano, reduzindo a taxa de crescimento dos microrganismos presentes. Contudo, se ocorrerem oscilações de temperatura, a segurança dos alimentos conservados pelo frio poderá ser posta em causa. Por outro lado, ainda que as oscilações relevantes de temperatura não sejam suficientes para questionar a segurança dos alimentos poderão colocar em causa a sua qualidade, como quando ocorre formação de cristais de gelo em excesso ou quando ocorre queimadura pelo frio. Estes casos podem levar o consumidor a reprovar os alimentos assim conservados pelo consumidor. Pelo exposto, a monitorização das temperaturas de conservação de alimentos é fundamental. Assim, o presente trabalho resulta da avaliação da temperatura de conservação de congelados num entreposto frigorífico. Para tal, foi realizada a monitorização e verificação de temperatura em locais distintos no interior de câmara de conservação da congelação e diretamente no produto, por meio de registadores de temperatura fixo e amovível. Numa primeira fase, utilizando o termómetro amovível, efetuou-se a verificação da temperatura em 12 pontos diferentes no interior da câmara de conservação de congelados e após análise dos resultados obtidos, selecionaram-se 3 pontos, nos quais se realizaram as monitorizações de temperatura com registador amovível, quer na estante, quer no interior das caixas com produto armazenado. Simultaneamente, as temperaturas registadas com o registador fixo da câmara foram também consideradas. Os resultados mostraram que as temperaturas de conservação de congelados na câmara em causa se encontraram acima do limite estabelecido no plano de HACCP (hazard analysis and critical control points), e consequentemente foi necessário desenvolver algumas ações de correção para ser possível garantir a qualidade e segurança dos alimentos, nomeadamente a troca das torres de refrigeração do entreposto. Foram também sugeridas correções estruturais para uma melhoria no isolamento das câmaras de conservação de congelado.
Palavras-chave: Conservação de congelados, temperatura, monitorização, verificação, segurança dos alimentos.
VII
Abstract
Frozen foods have specific storage requirements such as temperature and storage time, not only because of food safety but also food quality. Cold storage slows microbial development, reducing the growth rate of microrganisms. However, if relevant temperature fluctuations occur, the safety of cold-stored foods may be compromised. On the other hand, even if temperature fluctuations are not suficient to threaten food safety, they may compromise food quality, such as when excessive ice crystals form or when cold burns occurs. These cases may lead to the disapproval of foods by the consumer. For this reason, monitoring food storage temperatures is essential. This work presents the evaluation of frozen food storage temperatures in a cold storage unit. For this purpose, temperature monitoring was performed at different locations within a frozen storage unit and also inside a selected food product package by means of fixed and removable temperature data loggers.
In the first place, using a removable data logger, temperature was monitored in 12 points inside the frozen storage unit and after results analysis, 3 points were selected, to further assess the temperature either on the shelves or within the stored product package. At the same time, recorded temperatures with the units fixed data logger were also considered. Results showed that storage temperatures were sometimes above the critical limit established in the hazard analysis and critical control points (HACCP) plan, and consequently it was necessary to develop some corrective actions to guarantee the quality and safety of those food products, namely the exchange of the cooling towers of the frozen storage unit. Structural corrections have also suggested to improve the insolation of the frozen storage chamber.
VIII Agradecimentos ... V Resumo ... VI Abstract ... VII Revisão Bibliográfica ... 3 1. Segurança Alimentar ... 3
1.1 Os sistemas de segurança alimentar ... 3
2. Perigos alimentares ... 4
2.1 Biológicos ... 4
2.2 Químicos ... 5
2.3 Físicos... 6
3. Doenças Transmitidas pelos Alimentos ... 6
4. Desenvolvimento Microbiano ... 7
4.1 Fatores determinantes para a durabilidade do alimento ... 9
4.2 Fatores determinantes para o desenvolvimento microbiano ... 10
4.2.1 aW ... 10
4.2.2 pH ... 10
4.2.3 Potencial oxidação-redução ... 11
4.2.4 Composição dos alimentos ... 12
4.2.5 Temperatura ... 13
4.2.5.1 Termófilos ... 14
4.5.2.2 Mésofilos... 14
4.2.5.3 Psicotrófilos ... 14
5. Deterioração dos alimentos conservados pelo frio ... 16
5.1 Reações químicas na conservação dos alimentos pelo frio... 17
5.1.1 Oxidação dos Lípidos ... 17
5.1.2 Reação de Rancificação Oxidativa ... 17
5.1.3 Escurecimento Químico ... 18
5.1.3.1 Reação de Maillard ... 19
5.1.3.2 Mecanismo do ácido ascórbico ... 19
5.1.3.3 Caramelização ... 19
5.2 Reações enzimáticas na conservação dos alimentos pelo frio ... 19
5.3 Processos físicos na conservação dos alimentos pelo frio ... 20
IX
5.5 Impacto das baixas temperaturas sobre a qualidade e segurança dos alimentos ... 21
5.6 Importância do controlo da temperatura na segurança dos alimentos ... 22
6. Conservação em congelação ... 23
6.1 Cristais de gelo ... 27
7. O entreposto frigorífico como operador na cadeia alimentar ... 28
7.1 Ciclos de frio ... 29
7.2 Uso de sondas amovíveis/data loggers ... 30
8. Materiais e Métodos ... 31
8.1 Descrição da empresa ... 31
8.3 Produto em estudo ... 33
8.4 Equipamentos para a monitorização e verificação das temperaturas de conservação da congelação ... 34
8.4.1 Localização das sondas no interior da câmara durante o estudo ... 35
8.5 Medições para monitorização e verificação das temperaturas de conservação de congelação ... 37
9.1 Temperaturas ambientes registadas no interior da câmara de conservação de congelados ... 39
9.1.1 Localização 3-A56-N2 ... 39
... 39
9.1.2 Localização 3-B30-N2 ... 40
9.1.3 Localização 3-C2-N2 ... 41
9.2 Temperaturas registadas no produto armazenado no interior da câmara de conservação de congelados ... 42
9.2.1 Localização 3-A56-N2 ... 42
9.2.2 Localização 3-B30-N2 ... 43
9.2.3 Localização 3-C2-N2 ... 44
9.3 Avaliação das temperaturas registadas no ambiente e no produto armazenado na câmara de conservação de congelados ... 45
9.3.1 Localização 3-A56-N2 ... 45 9.3.2 Localização 3-B30-N2 ... 47 9.3.3 Localização 3-C2-N2 ... 49 10 Conclusão... 52 11 Referências Bibliográficas ... 54 12 Anexos ... 59
X
Índice Figuras
Figura 1 - Curva de crescimento microbiana (Gava 2007). ... 8 Figura 2 - Classificação de microrganismos em função da temperatura e taxa de crescimento (adaptado de Nicolau 2014). ... 16 Figura 3 - Relação tempo/temperatura durante o processo de congelação de alimentos (adaptado de Hartel and Heldman 1998). ... 25 Figura 4 - Relação da dimensão dos cristais de gelo com a velocidade de congelação (adaptado de Ardsel et al. 1969). ... 28 Figura 5 - Princípio de funcionamento de refrigeração (TROTEC 2019). ... 30 Figura 6 - Câmara de conservação de congelado (originais). ... 32 Figura 7 - Porta da câmara de conservação em congelado, vista do interior da câmara (original). ... 33 Figura 8 - Embalagem do produto em estudo – originais. ... 34 Figura 9 - Sonda fixa. ... 35 Figura 10 - Sonda amovível colocada em estantaria para estudo de temperatura ambiente ma câmara de conservação de congelados. ... 36 Figura 11 - Sonda amovível colocada no produto para estudo de temperaturas. ... 36 Figura 12 - sonda amovível. ... 37 Figura 13 - Esboço da distribuição espacial de todos os pontos de medição de temperatura no interior da câmara de conservação de congelados em estudo. ... 38 Figura 14 - Esboço da distribuição espacial de todos os pontos de medição de temperatura no interior da câmara de conservação de congelados em estudo. ... 38 Figura 15 - Distribuição temporal dos valores médios de temperatura ambiente registada no ponto 3-A56-N2 da câmara de conservação de congelados. ... 39 Figura 16 - Distribuição temporal dos valores médios de temperatura ambiente registada no ponto 3-B30-N2 da câmara de conservação de congelados. ... 40 Figura 17 -Distribuição temporal dos valores médios de temperatura ambiente registada no ponto 3-C2-N2 da câmara de conservação de congelados. ... 41 Figura 18 - Distribuição temporal dos valores médios da temperatura do centro geométrico da embalagem do produto na localização 3-A56-N2 da câmara de conservação de congelados. .. 42 Figura 19 - Distribuição temporal dos valores médios da temperatura do centro geométrico da embalagem do produto na localização 3-B30-N2 da câmara de conservação de congelados. .. 43
XI
Figura 20 -Distribuição temporal dos valores médios da temperatura do centro geométrico da
embalagem do produto na localização 3-C2-N2 da câmara de conservação de congelados... 44
Figura 21 -Comparação da distribuição temporal de temperatura ambiente registada com a sonda fixa e da temperatura registada pela sonda amovível no centro geométrico da embalagem do produto na localização 3-A56-N2 da câmara de conservação de congelados. ... 45
Figura 22 – Regressão linear dos valores médios de temperatura ambiente (sonda fixa) e de temperatura do produto (sonda amovível) no mesmo intervalo de tempo – localização 3-A56-N2. ... 46
Figura 23 -Comparação da distribuição temporal da média de temperatura ambiente registada com a sonda fixa e da temperatura registada pela sonda amovível no centro geométrico da embalagem do produto na localização 3-B30-N2, da câmara de conservação de congelados. . 47
Figura 24 - Regressão linear dos valores médios de temperatura ambiente (sonda fixa) e de temperatura do produto (sonda amovível) no mesmo intervalo de tempo – localização 3-B30-N2. ... 48
Figura 25 - Comparação da distribuição temporal da média de temperatura ambiente registada com a sonda fixa e da temperatura registada pela sonda amovível no centro geométrico da embalagem do produto na localização 3-C2-N2. ... 49
Figura 26 - Regressão linear dos valores médios de temperatura ambiente (sonda fixa) e de temperatura do produto (sonda amovível) no mesmo intervalo de tempo – localização 3-C2-N2. ... 50
Figura 27 - Descrição de layout de AKO-157740... 60
Figura 28 - Registador AKO-157740 ... 60
Figura 29 - Dimensões da sonda amovível... 60
XII
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Potencial oxidação-redução dos vários grupos de microrganismos (Ray, 2005) ... 12 Tabela 3 - Exemplo ilustrativo das localizações dentro da câmara de armazenamento. ... 32 Tabela 4 - Resumo dos valores médios de temperatura registados na sonda fixa no ambiente 50 Tabela 5 - Resumo da distribuição da temperatura (média, desvio padrão, máximo e mínimo) registados na sonda amovível no produto estivado na câmara. ... 51
XIII
Lista de Abreviaturas
ASAE – Autoridade de Segurança Alimentar e Económica
DHS - Department of Homeland Security
FAO – Food and Agriculture Organization of the United Nations
FDA – Food and Drug Administration
EFSA – European Food Safety Authority
HACCP - Hazard Analysis and Critical Control Point
IPQ – Instituto Português da Qualidade
ISO – International Organization for Standardization
ISQ – Instituto de Soldadura e Qualidade
OMS – Organização Mundial de Saúde
PAH – hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
PCB – Bifenilos Policlorados
PCC – Ponto Crítico de Controlo
1
Objetivos
O presente trabalho foi efetuado com o objetivo de avaliar a temperatura de conservação de congelados num entreposto frigorífico, especificamente numa câmara de armazenamento de alimentos ultracongelados. Para tal, foi realizada a monitorização de temperatura em locais distintos no interior de câmara de conservação em congelação e diretamente no produto, por meio de registadores de temperatura fixo e amovível.
2
Introdução
O estudo apresentado nesta dissertação foi realizado num operador alimentar sediado na zona industrial de Alverca do Ribatejo. Esta empresa é um entreposto frigorífico, com capacidade de armazenamento de 8000 paletes, empregando cerca de 30 colaboradores. Possui licença de entreposto aduaneiro e de armazém de exportação.
Uma componente fundamental da atividade dos operadores alimentares é a garantia de segurança dos alimentos que produzem, armazenam e/ou transportam. No caso do entreposto frigorífico, é importante garantir o estado de conservação das mercadorias desde a receção, passando pelo armazenamento, até à sua distribuição. Assim, o presente estudo foi efetuado para avaliar a temperatura duma câmara de conservação de congelados,cujo intervalo de temperatura operacional se encontra entre -20ºC e -18ºC. Para tal, foi realizada a monitorização de temperatura em locais distintos no interior de câmara de conservação da congelação e diretamente no produto, por meio de registadores de temperatura fixo e amovível, tendo sido selecionado para este efeito uma embalagem de camarão tigre com 10 kg.
A sonda fixa de monitorização da temperatura cumpria com os requisitos técnicos das normas NP EN 13485:2003 e NP EN 12830:2008, possuía o respetivo modelo aprovado pelo Instituto Português da Qualidade (IPQ), sendo passível de verificação metrológica anual, de acordo com a norma NP EN 13486:2003, conforme previsto no Regulamento do controlo metrológico dos instrumentos de medição e registo de temperatura a utilizar nos meios de transporte e nas instalações de depósito e armazenagem dos alimentos a temperatura controlada, publicado na Portaria n.º 1129/2009, de 1 de outubro. Relativamente à sonda amovível, apesar de ser passível de verificação metrológica, o seu modelo não se encontra reconhecido pelo IPQ, à data do estudo.
Os resultados iniciais revelaram a incapacidade de conservar os alimentos a temperaturas inferiores a -18ºC de forma consistente ao longo do tempo, pelo que a administração da empresa decidiu substituir as torres de refrigeração das instalações.
3
Revisão Bibliográfica
1.
Segurança Alimentar
Na história da humanidade, o conceito de segurança alimentar tem evoluído através de descobertas e revoluções, como a descoberta do fogo, que permitiu que se começasse a confecionar alimentos, proporcionando uma longa aprendizagem sobre conservação dos alimentos. A época dos Descobrimentos estabeleceu várias trocas comerciais de produtos entre continentes e diferentes culturas. O desenvolvimento da ciência alimentar e da produção industrial de alimentos conduziram também a esta evolução e crescente preocupação com os alimentos (Mendes 2004).
Segundo o Codex Alimentarius (2003), Segurança Alimentar é definida como a “garantia de que o alimento não causará danos ao consumidor quando preparado e/ou consumido de acordo com o uso a que se destina” e a responsabilidade de assegurar que todos os alimentos são seguros e aptos para consumo “é dos intervenientes, incluindo agricultores e produtores, manipuladores e consumidores de alimentos”. Atualmente a segurança dos alimentos quer ser assegurada ao longo de toda a cadeia alimentar, ou seja, “do prado ao prato” (Codex Alimentarius 2003), nomeadamente pela implementação do sistema Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP) (WHO 2017).
1.1
Os sistemas de segurança alimentar
O Regulamento (CE) nº 852/2004 do Parlamento Europeu e do Conselho de 29 de Abril de 2004, estabelece as regras destinadas a operadores do setor alimentar, relativamente à higiene dos géneros alimentícios. Neste regulamento, refere-se a necessidade de aplicação de procedimentos baseado nos princípios HACCP, associados às boas práticas de higiene. O sistema HACCP, ou seja, a análise de perigos e pontos críticos de controlo, permite às empresas demonstrar o seu compromisso com a segurança dos alimentos. Esta metodologia, reforça a imagem empresarial e acompanha a evolução do mercado. O sistema HACCP é internacionalmente utilizado e documentado pelo Codex Alimentarius. Este define os pré-requisitos necessários para um controlo eficiente da segurança alimentar. A implementação do sistema HACCP deve ser efetuado por todos os operadores do setor alimentar que se dediquem a qualquer fase da cadeia alimentar - produção, transformação, armazenagem e/ou distribuição. (Autoridade de Segurança Alimentar e Económica – ASAE 2019). O sistema HACCP é uma metedologia
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que permite reduzir ou eliminar os perigos para níveis aceitáveis. A estes perigos, que são estabelecidos de forma sistemática, conseguem-se aplicar estratégias de controlo durante o processamento alimentar (SGS 2019).
A Organização Mundial de Saúde, reconhece que a segurança alimentar apresenta um papel fundamental na saúde pública e na estratégia global de redução do impacto de doenças de origem alimentar (WHO 2017). Devido às crises alimentares europeias da década de 1990 e a importância dada pela comunicação social à segurança alimentar, os consumidores tornaram-se cada vez mais preocupados, interessados e exigentes em relação a estes assuntos de segurança dos alimentos.
2.
Perigos alimentares
2.1
Biológicos
Segundo o Codex Alimentarius (2003), um “perigo” é “um agente biológico, químico ou físico nos alimentos, ou uma condição dos mesmos, com o potencial de causar um efeito adverso para a saúde”. Os perigos biológicos, incluem microrganismos (bactérias, bolores e leveduras, vírus) e parasitas. Estes perigos biológicos podem provocar dano no consumidor, mesmo que o alimento não aparente estar alterado. (Viegas 2014).
As principais causas da contaminação dos géneros alimentícios por perigos biológicos são a falta de cuidados de higiene pessoal, o não cumprimento dos requisitos de higiene na manipulação dos alimentos, binómios tempo/temperatura inadequados à conservação e confeção do produto, más práticas de manipulação que passam as contaminações cruzadas, higienização deficiente das instalações e controlo de pragas inadequado (Batista and Venâncio 2003).
As bactérias contaminam os alimentos através de práticas inadequadas durante a sua manipulação e armazenamento dos alimentos. As bactérias podem causar algumas doenças uma vez que se multiplicam rapidamente nos alimentos quando encontram condições favoráveis ao seu desenvolvimento (Carvalho 2007).
Os fungos, considerados também um perigo biológico, incluem todos os bolores e leveduras. Existem fungos que do ponto de vista tecnológico são benéficos para os alimentos (como por exemplo, os bolores em alguns queijos ou as leveduras no vinho),
5
no entanto existem outros que podem ser prejudiciais à saúde humana. Existem fungos produtores de micotoxinas, que são metabolitos tóxicos produzidos por algumas espécies de fungos filamentosos e que podem contaminar os alimentos destinados ao consumo humano e animal (Ramesh 2007).
Nos perigos biológicos, consideram-se também os vírus, que podem ser transmitidos ao homem pelo consumo de alimentos. Estes não se reproduzem fora de células vivas e não sobrevivem nos alimentos por um longo período de tempo. Os vírus mais associados a doença alimentar são o vírus da hepatite A e da hepatite E, noravirus e rotavírus, e vírus de Norwalk (Tortora, Funke and Case 2017). Por fim, mas não menos importantes, os parasitas, que em geral são específicos para cada hospedeiro animal e podem incluir o homem no seu ciclo de vida. As infeções por parasitas estão geralmente associadas a alimentos mal cozinhados, ou a alimentos prontos a consumir. A congelação pode matar os parasitas encontrados nos alimentos que são consumidos crus, marinados ou parcialmente cozinhados (Baptista and Antunes 2005).
2.2
Químicos
Os perigos químicos podem estar presentes naturalmente nos alimentos, ou resultarem de contaminação durante o processamento, devido a fatores externos na produção, armazenamento, preparação, transporte ou confeção. Estes contaminantes podem ser ambientais, metais pesados, como chumbo, mercúrio ou cádmio, toxinas naturais, como por exemplo, micotoxinas, histamina, toxinas de dinoflagelados, substâncias alergénias presentes em alimentos como a soja, leite, frutos secos e crustáceos, biocidas desinfetantes/detergentes, fungicidas, fertilizantes, resíduos de pesticidas, e de medicamentos veterinários (Carvalho 2007; Viegas 2014).
As substâncias químicas suscetíveis de constituírem perigo para a saúde humana, podem ser agrupadas em:
• Resíduos de medicamentos veterinários e fitofármacos com limite máximo (LMR), • Substâncias proibidas (utilizadas de forma ilegal para aumentar a produção agrícola e
pecuária),
• Contaminantes (poluentes ambientais, como os metais pesados), • Substâncias indesejáveis (histamina e micotoxinas)
6
• Aditivos alimentares
• Compostos químicos gerados pelo processamento tecnológico (acrilamida, benzopireno, entre outros).
• Alergénios.
Os perigos químicos podem resultar de instalações mal projetadas favorecendo a permanência dos resíduos químicos, deficiente manutenção dos equipamentos, práticas que favoreçam a contaminação cruzada, equipamentos inadequados, falta de formação dos profissionais, incumprimento dos procedimentos de limpeza e desinfeção definidos nos planos de higienização e más práticas no setor de produção primária (Assis 2019).
2.3 Físicos
Podem ainda existir perigos físicos, isto é, presença de corpos estranhos nos alimentos, como areia, metais, vidros, plástico, madeira, materiais de embalagem etc. (Viegas 2014). Estes perigos podem ocorrer, devido a práticas deficientes, como o uso de matérias-primas contaminadas, insuficiências a nível das infraestruturas das instalações, pela presença de objetos estranhos nas instalações, ou por procedimentos errados devido à falta de formação dos funcionários (Neto 2013).
3.
Doenças Transmitidas pelos Alimentos
Atualmente, em todo o mundo, desde os países mais aos menos desenvolvidos, ocorrem doenças com origem nos alimentos, que afetam particularmente os grupos de risco, como as crianças, idosos ou imunocomprometidos. A União Europeia adotou uma estratégia de controlo dos alimentos do “prado ao prato” elaborando uma série de legislação (Pedroso 2005). Os princípios gerais da segurança alimentar na união europeia foram adotados em 2002, com a publicação do Regulamento (CE) n.° 178/2002 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 28 de Janeiro de 2002, seguido de outros regulamentos do chamado “pacote higiene” dos géneros alimentícios.
Entende-se por doenças de origem alimentar, qualquer afeção que resulte do consumo de alimentos contaminados com um ou mais perigos. Estas doenças podem ter uma elevada dispersão, uma vez que os alimentos são consumidos à escala global, mas também devido à migração e viagens que ocorrem todos os dias (Erkmen and Bozoglu,
7
2016). Atualmente muitas pessoas são atingidas por doenças infeciosas de origem alimentar. Nestas doenças, os sintomas mais frequentes são febre, vómitos, diarreia, fadiga e mesmo perturbações do sistema nervoso. Podem também surgir dificuldade respiratória, septicémia, meningite, aborto e em casos extremos, morte (WHO 2006). Estes sintomas, surgem 24 a 72 horas após a ingestão do alimento contaminado. Estas doenças são genericamente designadas como toxinfeções alimentares. As toxinfeções alimentares são normalmente causadas por microrganismos, especialmente bactérias e/ou suas toxinas (Doyle and Buchanan 2013). A maioria dos surtos de toxinfeções alimentares estão diretamente relacionados com a ingestão de alimentos sem qualquer alteração visível. Devido a este facto, é difícil identificar o alimento que originou o surto, bem como colocar a real dimensão do problema, porque em muitos casos os afetados não procuram ajuda médica (Forsythe 2013; Moss and Adams 2000).
4.
Desenvolvimento Microbiano
Os microrganismos encontram-se nos humanos, animais, plantas, solo, água e atmosfera. Apresentam versatilidade metabólica, grande facilidade de adaptação fisiológica e evolutiva e desempenham um papel fundamental nos ecossistemas. Alguns são benéficos para outros sistemas vivos. Os microrganismos apresentam também vantagens e desvantagens para os alimentos. A maioria dos alimentos apresenta vários tipos de microrganismos (Subramaniam 2016). Alguns têm um papel tecnológico imprescindível para a produção de alimentos, como por exemplo, na produção de alimentos fermentados, enquanto outros podem degradar os alimentos mais rapidamente e outros ainda, podem causar doença ao consumidor (Ray 2005). O desenvolvimento microbiano pode ser evitado quando nos alimentos são impostos limites de tempo e temperatura no armazenamento e processamento de géneros alimentícios (Subramaniam 2016).
O binómio tempo- temperatura é fundamental, uma vez que influencia diretamente a microbiota que existe no alimento (FSAI 2005). A elevada atividade da água (aW), o pH
próximo da neutralidade e o alto teor em nutrientes são características que favorecem o desenvolvimento microbiano nos alimentos. A qualidade de um alimento está relacionada de uma forma direta com o teor microbiano existente. A carga microbiana inicial dos alimentos tem uma grande influência na sua qualidade, tendo consequentemente uma importância fundamental na qualidade final do produto (Artur 2004)
8
Quando os microrganismos, nos alimentos, encontram as condições favoráveis, iniciam a sua multiplicação e desenvolvimento passando por uma série de fases sucessivas. Estas fases estão representadas na figura 1.
Figura 1 - Curva de crescimento microbiana (Gava 2007).
O crescimento microbiano é geralmente limitado por uma diversidade de condicionantes que resultam em ciclos de crescimento como o ilustrado na figura 1. Nesta curva de crescimento identificam-se 4 fases: fase lag (de latência), fase exponencial, fase estacionária, fase de declínio (ou de morte). Na fase de latência ou lag, que corresponde à fase inicial de desenvolvimento, as células adaptam o seu metabolismo ao novo meio de cultura, sintetizando proteínas e enzimas necessárias durante a divisão celular, aumentado de volume e iniciando a divisão celular. A duração desta fase varia com a condição em que se encontra o microrganismo e com a natureza do meio. A fase exponencial corresponde à fase em que as bactérias se dividem a uma taxa máxima, constante, sendo o tempo de geração também constante. A velocidade de divisão de uma dada bactéria depende das condições ótimas para cada organismo, tais como fatores nutricionais, pH, temperatura e composição do meio. A fase estacionária corresponde à fase em que o crescimento populacional exponencial cessa e em que o número de células resultantes da multiplicação iguala o número de células que morre, normalmente devido à falta de um composto ou elemento necessário ao seu metabolismo. Esta fase é geralmente atingida quando a população bacteriana se aproxima de 109 células por ml. A fase de morte ou de declínio corresponde à fase em que o número total de células viáveis
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decresce e aumenta o número de células que morre, terminando por ocorrer lise celular (Moss and Adams 2000; Prescott et al 2002).
4.1
Fatores determinantes para a durabilidade do alimento
Alguns fatores podem influenciar a durabilidade do alimento e podem ser divididos em intrínsecos e extrínsecos. Os fatores intrínsecos são as propriedades do alimento e incluem a atividade da água (aW), o valor de pH e o total de acidez, o potencial
oxidação-redução (Eh), o oxigénio disponível, a microbiota do próprio alimento, a bioquímica do alimento (como por exemplo, as enzimas presentes), e ainda têm influência o tipo de aditivos utilizados no processamento para a conservação do alimento (Subramaniam 2016). Os fatores extrínsecos são aqueles que estão relacionados com o ambiente de processamento do alimento, ou seja, o binómio tempo-temperatura durante o processamento, o armazenamento e transporte, a humidade relativa durante o processamento, armazenamento e distribuição, a composição da atmosfera da embalagem, e o eventual aquecimento do alimento antes do consumo (FSAI 2005). Todos estes fatores podem operar em conjunto de uma forma interativa e imprevisível. Um tipo particular de interação útil ocorre quando fatores como temperatura reduzida, tratamento térmico moderado, ação antioxidante e embalagem com atmosfera modificada operam em conjunto para mitigar ou reduzir o crescimento microbiano (Kilcast and Subramaniam 2000).
De um modo geral, um microrganismo que se desenvolva na presença de oxigénio é um microrganismo aeróbio, e um microrganismo que se desenvolve sem a presença de oxigénio é classificado como anaeróbio. A grande maioria dos microrganismos são dependentes da presença de oxigénio na atmosfera, e estes são classificados como aeróbios obrigatórios estritos (Erkmen and Bozoglu 2016). O oxigénio funciona como um aceitador final de eletrões na cadeia de transporte da respiração aeróbia. Os microrganismos classificados como anaeróbios facultativos são aqueles que não necessitam da presença de oxigénio para o seu desenvolvimento, mas, no entanto, se no meio existir oxigénio são capazes de se desenvolver, ou seja, utilizam a respiração aeróbia (Doyle and Buchanan 2013). Os microrganismos classificados como anaeróbios aerotolerantes, como Enterococcus feacalis, ignoram a presença ou ausência de oxigénio, ao contrário dos anaeróbios estritos (Bacteroides, Fusobacterium, Clostridium pasteurianum, Methanococcus), que não toleram a presença de oxigénio. Os
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microrganismos anaeróbios aerotolerantes e estritos não geram energia através da respiração e utiliza ferramentas como a fermentação ou respiração anaeróbia para esse fim. Por fim existem os microrganismos aeróbios como Campylobacter spp, chamados de microaerófilos que são sensíveis à atmosfera normal (Prescott et al. 2002)
4.2
Fatores determinantes para o desenvolvimento microbiano
4.2.1 a
WA água livre presente nos alimentos é necessária ao desenvolvimento dos microrganismos, uma vez que transporta nutrientes e executa reações enzimáticas, sintetiza materiais celulares e participa noutras reações bioquímicas, como a hidrólise de polímeros em monómeros (como por exemplo, proteínas em aminoácidos). Cada espécie microbiana tem um aW ótimo, mínimo e máximo para o seu desenvolvimento (Jay 2000;
Prescott et al. 2002).
No geral, os valores mínimos de aW são para a maioria dos bolores de 0.8, com os
bolores xerófilos a rondar 0.6. A maioria das leveduras apresenta aW mínimo de 0.85, sendo que as leveduras osmofílicas têm aW de 0.6 a 0.7 (Jay 2000). A maioria das
bactérias Gram-positiva apresentam aW mínimo para o seu desenvolvimento de 0.90, e as
bactérias Gram-negativas de 0.93. Existem exceções como o Staphylococcus aureus que tem aW mínimo de 0.85, e as bactérias halofílicas apresentam aW de 0.75. Esta informação
é usada para controlar a proliferação de microrganismos patogénicos nos alimentos, assim como fomentar o desenvolvimento de microrganismos favoráveis ao processamento dos alimentos (Belitz et al. 2009).
4.2.2 pH
Dependendo do tipo de alimento, o pH pode ser muito variável. Os alimentos podem ser agrupados em ácidos (pH inferior a 4.6) e básicos (pH superior a 4.6) (Méndez and Briceño 2002). A maioria dos frutos, sumos de fruta, alimentos fermentados (iogurte, vegetais, carnes e lacticínios) são ácidos. Os alimentos como os vegetais, carne, peixe e leite são considerados alimentos de pH básico. O limite de pH para os alimentos básicos permanece abaixo dos 7.0, apenas em alguns alimentos, como as ameijoas e o ovo é que excedem o pH de 7.0. De maneira similar, os alimentos ácidos não apresentam pH inferior a 3.0, à exceção de alguns citrinos. O ácido nos alimentos pode ser natural, pode ser
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produzido durante a fermentação (em alimentos fermentados) ou adicionado durante o processo de produção. O pH dos alimentos tem um efeito significativo no desenvolvimento e viabilidade dos microrganismos. Cada espécie apresenta um nível de pH ótimo para o desenvolvimento (Prescott et al 2002). No geral, fungos e leveduras estão aptos a desenvolver-se em pH mais baixos do que as bactérias. As bactérias Gram-negativas são mais sensíveis ao pH mais baixo do que as bactérias Gram-positivas. Os bolores podem se em gamas de pH de 1.5 a 9.0, enquanto as leveduras podem desenvolver-se nos alimentos de 2.0 a 8.5; as bactérias Gram-positivas dedesenvolver-senvolvem-desenvolver-se em gamas de pH de 4.0 a 8.5, enquanto as bactérias Gram-positivas desenvolvem-se numa gama de pH de 4.5 a 9.0 (Jay 2000). Quando o pH nos alimentos é reduzido abaixo do limite de crescimento microbiano, as células não só param de se multiplicar como também perdem a viabilidade (Ray 2005, Jay 2000).
4.2.3 Potencial oxidação-redução
O potencial oxidação-redução nos alimentos é influenciado pela sua composição química, por procedimentos específicos atribuídos aos alimentos e pelo seu armazenamento (quando em contacto com o ar). Os alimentos frescos de origem animal e vegetal estão num estado reduzido, devido à presença de substâncias redutoras tais como o ácido ascórbico, açúcares redutores e o grupo SH- das proteínas. Após a paragem
da respiração das células nos alimentos, o oxigénio difunde no interior e altera o potencial oxidação-redução. O processamento, como aquecimento, pode aumentar ou diminuir a redução de compostos e alterar o potencial oxidação-redução (Eh, expresso em milivolts (mV)). Os alimentos armazenados em atmosfera normal terão um Eh mais elevado do que os alimentos armazenados em vácuo ou com atmosferas modificadas (CO2 ou N2). O
oxigénio pode estar presente nos alimentos na forma gasosa ou dissolvido no próprio alimento (Jay 2000). O potencial oxidação-redução varia consoante os diversos grupos de microrganismos, conforme se observa na tabela 1 (Ray 2005).
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Tabela 1 - Potencial oxidação-redução dos vários grupos de microrganismos (Ray, 2005)
Grupos de microrganismos Eh (em mV)
Aeróbios +500 a +300
Anaeróbios facultativos +300 a +100
Anaeróbios +100 a -250 (ou inferior)
Estes valores podem variar com as reduções das concentrações de substâncias nos alimentos e com a presença de oxigénio. A presença ou ausência de oxigénio e o Eh dos alimentam determinam a capacidade de desenvolvimento de um grupo de microrganismos específicos num alimento, as vias metabólicas específicas usadas durante esse desenvolvimento para gerar energia e os subprodutos metabólicos. Este facto, é importante na deterioração dos alimentos, como na putrefação, e também na tecnologia alimentar, usando os microrganismos de forma benéfica nos alimentos, como nos alimentos fermentados (Ray 2005).
4.2.4 Composição dos alimentos
O desenvolvimento dos microrganismos depende diretamente da presença de nutrientes disponíveis para a síntese de compostos celulares e para a produção de energia. Para existir desenvolvimento microbiano é necessário que estejam disponíveis nutrientes em quantidades adequadas como fontes de energia (hidratos de carbono e lípidos) azoto, vitaminas e sais minerais. A água não é considerada um nutriente, todavia, é fundamental para o desenvolvimento microbiano (Damodaran and Parkin 2019). Alguns microrganismos são capazes de utilizar os hidratos de carbono mais complexos, como o amido e celulose pela produção de hidrolases extracelulares, enquanto outros utilizam os lípidos. Normalmente, os compostos simples como os açúcares e aminoácidos são os compostos utilizados antes que os substratos complexos, sejam atacados pelos microrganismos. As vitaminas e os sais minerais são elementos que também afetam o desenvolvimento microbiano nos alimentos. As bactérias Gram-positivas são, por norma, as mais exigentes quanto às necessidades de vitamina disponível do que as bactérias Gram-negativas. Já os bolores são capazes de sintetizar vitaminas (FAO 1997).
Os minerais, como o sódio, potássio, cálcio e magnésio são fundamentais para o desenvolvimento dos microrganismos. No entanto, e não menos importantes, os minerais
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como o ferro, cobre, manganês, zinco, cobalto, fosforo e enxofre, mesmo com concentrações reduzidas podem estar envolvidos em muitas reações enzimáticas. Na ausência de variados nutrientes, muitos alimentos podem conter substâncias que exercem efeito antimicrobiano, retardando ou impedindo o desenvolvimento microbiano (Pinto et al. s.d, Ribeiro and Severalli 2007).
4.2.5 Temperatura
Todos os microrganismos necessitam de uma determinada temperatura para se desenvolverem à sua velocidade máxima, à qual se chama temperatura ótima. Os microrganismos são classificados consoante a sua temperatura ótima de desenvolvimento em termófilos, mesófilos e psicrófilos. Se a temperatura a que os microrganismos estão sujeitos diminui ou aumenta em relação à temperatura ótima, o desenvolvimento microbiano será mais ou menos lento. A temperaturas superiores ou inferiores a temperatura ótima, o desenvolvimento diminui ou cessa, no entanto, a morte dos microrganismos pode não ocorrer. De uma forma geral, as temperaturas muito elevadas destroem grande parte dos microrganismos, mas o mesmo não se verifica a temperaturas baixas. A congelação dos alimentos não causa a destruição dos microrganismos, apenas ficam inativos. (Nicolau 2014).
O desenvolvimento de microrganismos específicos durante o armazenamento depende de vários fatores como a microbiota inicial existente no início do período de armazenamento, as propriedades físico-químicas do alimento, como por exemplo a humidade, a presença de aditivos utilizados no alimento, o ambiente externo ao alimento, como por exemplo o tipo de embalagem, os gases envolventes e a temperatura de armazenamento. A atuação em conjunto dos fatores intrínsecos e extrínsecos afetam o desenvolvimento microbiano do alimento (Kilcast and Subramaniam 2000). Os alimentos congelados sofrem posterior descongelação e neste ponto é que os microrganismos podem desenvolver-se. A manutenção da cadeia de frio durante todo o processo é fundamental para a conservação dos alimentos sem possíveis contaminações. Pode afirmar-se que a temperatura é um dos fatores fundamentais para o desenvolvimento microbiano, no que toca à segurança dos alimentos (Hui et al. 2006; Caldeira 2017).
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4.2.5.1 Termófilos
São microrganismos termófilos aqueles que se desenvolvem a temperaturas relativamente elevadas. Por definição, as bactérias termófilas conseguem desenvolver-se entre os 40 e 90ºC, com temperaturas ótimas de entre os 55º-60ºC. As temperaturas mínimas para o seu desenvolvimento estão entre 40ºC e 45ºC e a temperatura máxima é entre 60ºC e 90ºC. A partir desta temperatura cessam a sua atividade. Os esporos de Bacillus spp. e Clostridium spp. podem estar presentes em alimentos que sofreram tratamentos térmicos, e uma vez que se verifiquem estas temperaturas podem germinar e multiplicar-se de forma a causar deterioração do alimento (Salvatierra 2016). Além disso, algumas bactérias vegetativas termodúricas que sobrevivem à pasteurização, ou os microrganismos termófilos que surgem como contaminação após o aumento da temperatura também se podem multiplicar nos alimentos quentes, especialmente se a temperatura estiver próxima de 50ºC. Neste grupo de microrganismos estão incluídas as bactérias ácido-lácticas, Pediococcus spp., Streptococcus thermophilus, assim como Bacillus spp. e Clostridium spp. Estes microrganismos podem ainda sobreviver e causar deterioração nos alimentos que são cozinhados a baixas temperaturas ou mantidos quentes, por um longo período de tempo (Ray 2005).
4.5.2.2 Mésofilos
Estes microrganismos desenvolvem-se à temperatura ambiente e são classificados como mesófilos. Estes microrganismos têm a sua temperatura ótima de desenvolvimento compreendida entre os 30ºC e 45ºC, e podem ainda desenvolver-se a temperaturas mínimas entre 5º e 15ºC e a um máximo de 35ºC a 47ºC. São exemplos de microrganismos mesófilos Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Escherichia coli, Salmonella spp., Staphylococus aureus, Shigella, entre outros (IFT 2001).
4.2.5.3 Psicotrófilos
São classificados como psicrotrófilos as bactérias que estão habilitadas a desenvolver-se a temperaturas de refrigeração, ou seja, a temperaturas inferiores ou iguais a 5ºC. A sua temperatura mínima de desenvolvimento está compreendida entre os –5º e +5ºC, sendo a sua temperatura ótima de 25 a 30ºC. Estes microrganismos conseguem ainda desenvolver-se a temperaturas entre 30 e 35ºC (temperaturas
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máximas). São microrganismos psicrotrófilos as Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Brochotrix, Listeria, Yersinia, entre outros (IFT 2001).
Na tabela 2, podemos verificar as condições mínimas para o desenvolvimento microbiano de alguns microrganismos patogénicos e microrganismos de deterioração. Na Figura 2 podemos ainda verificar a classificação de microrganismos em função da temperatura e taxa de crescimento.
Tabela 2 - Condições mínimas para o desenvolvimento microbiano (adaptado de Kilcast and Subramaniam 2000).
Microrganismo pH mínimo aW mínimo Crescimento anaeróbio
Temperatura mínima (ºC)
Microrganismos Patogénicos
Salmonella 4.0 0.94 Sim 7
Staphylococcus aureus 4.0 (4.5 para a toxina)
0.83 (0.90 para a toxina)
Sim 6 (10 para a toxina)
Bacillus cereus 4.4 0.91 Sim <4
Listeria monocytogenes 4.3 0.92 Sim 0
Escherichia coli 4.4 0.95 Sim 7.0
Vibrio parahaemolyticus 4.8 0.94 Sim 5
Yersinia enterolitica 4.2 0.96 Sim -2
E. coli 0157 4.5 0.95 Sim -6.5
Microrganismos de deterioração
Pseudomonas 5.5 0.97 Não <0
Enterobacter aerogenes 4.4 0.94 Sim 2
Bactérias ácido-lácticas 3.8 0.94 Sim 4
Micrococos 5.6 0.90 Não
Leveduras 1-50 0.80 Sim -5
16
5.
Deterioração dos alimentos conservados pelo frio
Estudos de mercado mostram que os consumidores estão cada vez mais atentos aos sabores e atributos nutricionais dos alimentos. Desta forma os produtos conservados em refrigeração e congelação estão a ganhar maior importância no mercado. Os alimentos conservados em congelação apresentam baixo teor microbiológico e baixa taxa de reações químicas e enzimáticas (Brennan 2005)
A deterioração nos alimentos pode ser considerada como o conjunto de alterações que os torna inaceitáveis para consumo humano (Hayes 1985). Esta pode ou não ser evidente, ou seja, podem existir alterações físicas, danos provocados por insetos, mudanças de textura, desenvolvimento de odores indesejáveis provocados por reações bioquímicas e pela ação microbiana ou desenvolvimento microbiano (Hui et al. 2006).
Os géneros alimentícios estão sujeitos a contaminação na produção, transporte, armazenamento, distribuição e confeção. Em caso de existirem contaminações, estas poderão ter efeito no consumidor final. Os produtos alimentares podem ser veículos de substâncias prejudiciais à saúde (Loureiro 2009).
Na maioria das vezes, as limitações da conservação pelo frio estão associadas a problemas de qualidade nos alimentos. A formação de cristais de gelo nos alimentos e a existência de queimaduras pelo frio criam alterações irreversíveis nos alimentos e que podem provocar a reprovação por parte do consumidor (Hartel and Heldman 1998; Belitz et al. 2009).
Figura 2 - Classificação de microrganismos em função da temperatura e taxa de crescimento (adaptado de Nicolau 2014).
17
5.1
Reações químicas na conservação dos alimentos pelo frio
As reações químicas que podem afetar a durabilidade dos alimentos à temperatura ambiente, podem ocorrer nos alimentos conservados em refrigeração, ainda que a probabilidade de ocorrência de reações químicas é reduzida pela baixa temperatura. Por isso a conservação dos alimentos através da congelação ou ultracongelação aumenta a vida útil dos alimentos. Quando a temperatura no produto baixa a -10 a -20ºC, as reações de deterioração dos alimentos são muito reduzidas (Hartel and Heldman 1998).
5.1.1 Oxidação dos Lípidos
Os lípidos, macronutrientes por excelência, são componentes fundamentais e estruturais das membranas celulares e têm como principais funções a reserva de energia, o isolamento térmico, a proteção dos órgãos internos e sinalização celular. Os lípidos são moléculas orgânicas insolúveis em água e solventes polares (Damodaran and Parkin 2019). Nos lípidos, os pontos de fusão e ebulição aumentam com o aumento da sua cadeia e dependem do tamanho da cadeia, das suas ramificações e do número de ligações duplas. Como acontece com a maioria das reações de deterioração, a velocidade da oxidação dos lípidos diminui com a temperatura. Por isso, as reações de oxidação lipídica a temperaturas negativas são quase nulas, uma vez que a temperatura inibe o funcionamento do metabolismo do produto. Todavia, em alimentos como carnes, produtos lácteos, alguns peixes e géneros alimentícios processados que contenham na sua composição lípidos, a oxidação é um elemento significativo da qualidade durante a armazenagem em refrigeração e à temperatura ambiente (Hartel and Heldman 1998, Belitz et al. 2009).
5.1.2 Reação de Rancificação Oxidativa
No ranço oxidativo ou auto-oxidação, as cadeias insaturadas dos ácidos gordos poderão romper-se originando diversos grupos carbonilados de peso molecular mais baixo, responsáveis pelo odor desagradável dos produtos rançosos (Matos and Macedo s.d.) Na presença de oxigénio, a cadeia insaturada do ácido gordo transforma-se em hidroperóxido que se rompe originando compostos voláteis como os aldeídos, alguns com o odor desagradável característico dos produtos rançosos (Matos and Macedo s.d.). A
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reação é acelerada pelo oxigénio, pela luz (principalmente a ultravioleta), temperatura, metais (como o cobre, ferro, cobalto e manganês) e pela presença de enzimas (lipoxidases), por metaloproteínas e pela presença de oxidantes naturais. No mecanismo da auto-oxidação ocorrem reações em cadeia e podem considerar-se em três etapas: o início, a propagação e o término (Ribeiro and Severalli 2007). No início, para a formação do radical livre, torna-se necessária uma elevada energia de ativação (35 a 65 kcal/mol), o que explica a dificuldade da reação ter início de forma espontânea. Para o início da reação é necessário ter temperatura elevada, oxigénio e certos catalisadores como a luz, e alguns metais conforme mencionado anteriormente. As radiações ionizantes poderão quebrar a molécula, originando os radicais livres. Estes apresentam eletrões desemparelhados e, portanto, instáveis e bastante reativos (Ribeiro and Severallil 2007). No período de propagação, ocorrem as reações em cadeia. Uma vez formados os radicais livres, estes combinam-se com o oxigénio, produzindo mais radicais de peróxido, que podem retirar o oxigénio do outro ácido gordo, formando um novo radical livre, propagando-se assim sucessivamente. A reação continua até que todo o oxigénio ou toda a molécula do ácido gordo tenha sido utilizada ou inibida pela presença de uma substância antioxidante. No término, ou seja, no final da reação, os radicais livres irão reagir entre si para formar moléculas inativas. A velocidade de oxidação pode ser influenciada por fatores como o teor em oxigénio, a temperatura de armazenamento, o tipo de ácido gordo, pela radiação, pela presença de metais, pela atividade da água, ou pela presença de antioxidantes (Gava 2007).
5.1.3 Escurecimento Químico
O escurecimento ou “browning” químico é o termo usado para uma série de reações químicas que culminam com a formação de pigmentos escuros conhecidos como melanoidinas. Estes pigmentos são polímeros insaturados coloridos e com composição variada. Esta é uma reação desejável em alguns tipos de processamento de alimentos, como o fabrico do pão, cerveja ou café. No entanto, é também indesejável, como por exemplo em frutas desidratadas, ovo em pó e sumos concentrados de frutas. Apesar da sua complexidade, hoje são aceites três mecanismos de escurecimento químico: a reação de Maillard, o mecanismo do ácido ascórbico e a caramelização (Belitz et al. 2000).
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5.1.3.1
Reação de Maillard
A reação de Maillard é uma reação química entre um aminoácido ou proteína e um hidrato de carbono redutor, obtendo-se produtos que dão sabor, flavor, odor e cor aos alimentos. O aspeto dourado dos alimentos após a assadura é, resultado da reação de Maillard. Esta reação envolve uma série de reações que se iniciam com a combinação entre o grupo carbonilo de um aldeído, peptídeo ou proteína formando depois a chamada base de Schiff, sofrendo um rearranjo de Amadori, a degradação de Strecker (com perda de dióxido de carbono) e resultando na formação de pigmentos escuros (Gava 2007; Ribeiro and Severalli 2007). Dependendo dos tipos de proteínas e açúcares que compõem o alimento, o processo produz resultados diferentes quanto ao aspeto, cor e sabor.
5.1.3.2
Mecanismo do ácido ascórbico
O ácido ascórbico tem sido considerado um dos maiores responsáveis pelo escurecimento dos alimentos cítricos concentrados, como por exemplo limão e tangerina. O ácido ascórbico, quando é aquecido em meio ácido forma uma substância, chamada furfural, que poderá sofrer polimerização originando compostos de coloração escura (Gava 2007).
5.1.3.3
Caramelização
A caramelização ocorre quando compostos polidroxicarbonilados, como por exemplo, os açúcares ou certos ácidos, são aquecidos a temperaturas relativamente altas. Irá ocorrer uma desidratação dos açúcares com a formação de aldeídos muito ativos. O hidroximetilfurfural é muitas vezes um produto intermediário, podendo sofrer polimerização originando melanoidinas (Matos and Macedo s.d).
5.2
Reações enzimáticas na conservação dos alimentos pelo frio
As enzimas são proteínas produzidas por todos os organismos vivos, que aceleram reações químicas de forma seletiva, tais como digestão, respiração, metabolismo e manutenção de tecidos. A atividade enzimática nos alimentos depende da temperatura. As enzimas são destruídas a 95ºC, no entanto, a temperaturas baixas a sua atividade é retardada. Apesar da congelação retardar a atividade enzimática nos
20
alimentos, é recomendado fazer-se um pré-tratamento térmico antes da congelação de forma a cessar esta atividade (Brody 1999).
5.3
Processos físicos na conservação dos alimentos pelo frio
As variações de temperatura no armazenamento podem determinar um aumento do tamanho dos cristais de gelo nos alimentos, o que altera fisicamente os mesmos. As variações de temperatura podem ainda originar queimaduras no alimento, devido ao elevado tempo de exposição ao frio, ao tipo de embalagem utilizada ou devido à secagem lenta do alimento congelado por sublimação. Estas queimaduras produzem no alimento um sabor inaceitável, para além das alterações na textura. Podem ainda ocorrer alterações físicas dos alimentos congelados, como quebrar, deformar, por oscilação da cadeia de frio (Gava 2007).
5.4
Alterações no valor nutritivo dos alimentos na conservação pelo
frio
O processo de congelação em si, não altera o valor nutritivo do alimento. Quanto menor for a temperatura, melhor será a retenção de substâncias nutritivas. Todavia, nos alimentos congelados, por norma é feito um pré-tratamento, com o objetivo de prepará-los para o processo de congelação. Esses pré-tratamentos podem ser, por exemplo, lavagem, corte, branqueamento, etc. É neste tipo de processos que ocorre a maior perda de nutrientes, principalmente de vitaminas. A exposição dos tecidos à atmosfera ou ao ar circundante, também resulta na perda de vitaminas, devido à oxidação que os alimentos sofrem. Em geral, a perda de vitamina C ocorre no corte da matéria-prima e consequentemente à exposição ao ar (Fellows 2019). Das vitaminas existentes nos alimentos, a vitamina C é a que sofre maiores perdas nos produtos congelados. A vitamina B1 é sensível ao calor e é parcialmente destruída no branqueamento, se for este o processo escolhido como pré-tratamento. A vitamina B2 sofre pouco com a congelação. As vitaminas lipossolúveis e o caroteno (percursor da vitamina A) são ligeiramente alterados com a congelação (Jay 2000, Gava 2007)
No entanto, na congelação a água extracelular transforma-se em cristais de gelo que serão tanto maiores quanto mais longo for o tempo necessário para atingir temperaturas de -1ºC/-5ºC (que corresponde ao intervalo de temperatura no qual a
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maioria da água congela). Os cristais de gelo com maior tamanho devido à congelação lenta provocam a rutura das paredes celulares e, por consequência, a perda de valor nutritivo e das qualidades organoléticas dos alimentos (Rocha 2008). Desta forma, e para garantir um valor nutritivo maioritariamente intato é necessário que o processo de congelação seja executado o mais rápido possível, de forma a não formar grandes cristais de gelo.
5.5
Impacto das baixas temperaturas sobre a qualidade e segurança
dos alimentos
A conservação dos alimentos pelo frio é uma questão sensível e com reflexos na saúde pública. A OMS, aponta como regra essencial que o “armazenamento dos alimentos seja efetuado, de acordo com as suas características e que o acondicionamento seja o correto”. É importante saber que muitos alimentos exigem temperaturas, estados e condições de conservação muito específicos. Os processos industriais de refrigeração e congelação permitem-nos garantir a segurança dos alimentos, permitindo também manter as características originais dos alimentos (Rocha 2008).
Os efeitos da temperatura no desenvolvimento microbiano mostram que a taxa de crescimento diminui a temperaturas muito baixas. As baixas temperaturas têm como resultado o aumento da fase de latência, assim como uma redução da taxa na fase de multiplicação exponencial. A maioria dos microrganismos não se conseguem desenvolver a temperaturas abaixo dos -7ºC. No entanto, existem exceções. Por isso é fundamental que existam boas práticas sanitárias e de higiene, uma vez que estas são significativas na prevenção de desenvolvimento microbiano (Azevedo et al. 2005).
É importante também para a segurança dos alimentos garantir que toda a cadeia de frio é mantida. Por isso existem dispositivos de monitorização de temperatura (para toda a cadeia alimentar), que facilitam o processo desde a produção ao consumidor, de forma a prevenir o desenvolvimento de microrganismos patogénicos nos alimentos. Durante a congelação, podem formar-se cristais de gelo nos espaços entre as células e a água pode migrar. Este movimento de água pode produzir danos irreversíveis às células, danificando as membranas, causando a perda de água e de enzimas que são responsáveis pela cor dos alimentos (Brennan 2005).
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5.6
Importância do controlo da temperatura na segurança dos
alimentos
A forma como é feita a conservação dos alimentos é um requisito fundamental na cadeia alimentar. Segundo o regulamento (CE) nº 852/2004 de 29 de Abril, todas as matérias-primas, os ingredientes, os produtos intermédios e acabados que podem suportar o desenvolvimento de microrganismos patogénicos e/ou a produção de toxinas, não devem ser conservados em temperaturas que ponham em risco a segurança do género alimentício, concomitantemente a saúde do consumidor. Por isso a cadeia de frio durante todo processo não deve ser interrompida. Todavia, podem ocorrer períodos limitados em que o produto não é conservado à temperatura adequada como durante os períodos de defrost (Oliveira 2017, Moss and Adams 2000).
As falhas existentes na cadeia de frio podem comprometer a qualidade e segurança dos alimentos, uma vez que a velocidade das reações microbiológicas, químicas e bioquímicas está diretamente relacionada com a temperatura. As falhas na cadeia de frio podem ter impacto nos alimentos a nível nutricional e organolético. A conservação pelo frio aplicada aos alimentos não elimina os microrganismos, apenas retarda o seu desenvolvimento. Caso a temperatura seja adequada, os microrganismos retomam o seu desenvolvimento. Desta forma, é fundamental que a cadeia de frio não seja interrompida para que os alimentos sejam seguros (Oliveira 2017).
Segundo o Regulamento (CE) nº 37/2005 da comissão europeia, de 12 de Janeiro de 2005, relativo ao controlo das temperaturas nos meios de transporte e nas instalações de depósito e armazenagem de alimentos ultracongelados, destinados à alimentação humana, qualquer transporte ou depósito de armazenagem de produtos alimentares ultracongelados têm de ser dotados de instrumentos de registo de temperatura adequados. Estes instrumentos de medição regular de temperatura deverão cumprir as normas NP EN 12830:2008, NP EN 13485:2003 e NP EN 13486:2003, que descrevem os ensaios, avaliação de desempenho, aptidão e verificação periódica para registadores de temperatura para transporte, armazenamento e distribuição de alimentos refrigerados, congelados, ultracongelados, para uma maior consciencialização da necessidade do cumprimento de requisitos legais exigidos para uma maior segurança alimentar e por consequência uma maior segurança a nível da saúde. Os operadores das empresas do setor alimentar deverão conservar toda a documentação que permita verificar a
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conformidades dos equipamentos, nomeadamente verificações metrológicas e calibrações metrológicas. Os registos de temperatura devem ser datados e conservados pelo operador da empresa do setor alimentar por um período minino de um ano ou por um período superior tendo sempre em conta a natureza e o prazo de validade do género alimentício ultracongelado. No entanto no Regulamento (CE) 853/2004 do Parlamento Europeu e do Conselho de 29 de Abril de 2004 , que estabelece regras específicas de higiene aplicáveis aos géneros alimentícios de origem animal, no capítulo III, refere que os produtos de pesca congelados, com exceção do peixe congelado em salmoura, destinado ao fabrico de conservas, devem, durante o transporte ser mantidos a uma temperatura constante não superior a -18ºC, em todos os pontos do produto, com possíveis breves subidas de 3ºC, no máximo. Segundo a EFSA (2015), durante o transporte e armazenamento de produtos de pesca, estes devem ser mantidos a uma temperatura aproximada de fusão do gelo.
São também estabelecidos requisitos para as embarcações onde ocorre a preservação dos produtos de pesca frescos por mais de 24 horas. Estas embarcações devem estar equipadas com porões, tanques ou recipientes para o armazenamento dos produtos de pesca à temperatura aproximada da fusão do gelo (Regulamento (CE) 853/2004 do Parlamento Europeu e do Conselho de 29 de Abril de 2004). Estas embarcações deverão ser equipadas para manter o frio nos produtos de pesca em água do mar limpa e refrigerada. Os tanques devem incorporar dispositivos para atingir uma temperatura uniforme. Esses dispositivos devem atingir uma taxa de refrigeração que garanta que a mistura de produtos de pesca e a água do mar limpa não atinja mais de 3ºC seis horas após o carregamento e não mais de 0ºC após dezasseis horas. Este sistema tem que permitir a monitorização e registo de temperaturas.
6.
Conservação em congelação
A congelação de alimentos é o processo que depende da redução da temperatura do produto até um nível abaixo da temperatura na de formação de cristais de gelo nos alimentos. Quando se congela um determinado produto, reduz-se a sua temperatura a a -18 °C, temperatura limite da atividade da água, na qual a atividade microbiana é inexistente e as reações enzimáticas e químicas são mínimas. Assim, é expectável que a vida de prateleira dos alimentos congelados seja maior, quanto mais baixa for a temperatura de congelação dos mesmos (Cardoso and Rübensam 2011). As limitações
